Монтморилоніт Огланлинського родовища та магнітні композити на його основі – сорбенти для очищення вод від 137Cs та 90Sr

С. О. Кобець

Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А. В. Думанського
НАН України, бульв. Акад. Вернадського, 42, Київ, 03142, Україна

DOI: doi.org/10.31717/2311-8253.21.1.6

Анотація

Проведено порівняльне дослідження з вилучення 137Cs та 90Sr з водних середовищ із використанням магнітних композитів, отриманих на основі бентоніту Огланлинського родовища і магнетиту. Показано, що магнітні композити на основі природного мінералу — бентонітової породи, виділеного монтморилоніту в Na-формі, домішок — кліноптилоліту і кристобаліту, також, як і природні мінерали без магнетиту, ефективно сорбують 137Cs та 90Sr в широкому діапазоні рН (3,7–9). Незважаючи на те, що магнетит у складі композитів практично не впливає на ефективність очищення водних середовищ, а виступає в ролі тільки магнітоактивної складової, композити є досить перспективними сорбентами для очищення великих об’ємів радіоактивно забруднених вод завдяки можливості видалення шламу водоочищенням за допомогою зовнішнього магнітного поля. Установлено, що найбільш високі сорбційні властивості мають магнітні сорбенти, отримані на основі кліноптилоліту — для 137Cs, і Na-форми монтморилоніту — для 90Sr. Значення їхньої граничної адсорбції зазначеними композитами, розраховані за рівнянням Ленгмюра, становлять 43,3 та 40,6 мг/г відповідно. Показано, що найбільший вплив серед макрокомпонентів (Na+, K+, Ca2+) на ефективність очищення природних вод і рідких радіоактивних відходів, що містять радіонукліди 137Cs та 90Sr, надають іони Ca2+.

Ключові слова: радіонукліди 137Сs і 90Sr, очищення води, сорбція, природні мінерали, композити, магнетит.

Список використаної літератури

1. Якименко А. Н. Оценка качества воды Киевского водохранилища по показателям радиационной безопасности / А. Н. Якименко // Химия и технология воды. — 2013. — Т. 35, № 4. — С. 341–348.

2. Корнилович Б. Ю. Очистка вод от Cs-137 и Sr-90 с использованием природных и механоактивированных слоистых и слоисто-ленточных силикатов / Б. Ю. Корнилович, А. А. Косоруков, Г. Н. Пшинко // Химия и технология воды. — 1991. — Т. 13, № 11. — С. 1025–1029.

3. Корнилович Б. Ю. Очистка вод от Cs-137 и Sr-90 с использованием природных и механоактивированных карбонатсодержащих материалов / Б. Ю. Корнилович, Л. Н. Спасенова, А. А. Косоруков // Химия и технология воды. — 1992. — Т. 14, № 1. — С. 48–52.

4. Staunton S. Adsorption of 137Cs on montmorillonite and illite: effect of charge compensating cation, ion strength, concentration of Cs, K and fulvic acid / S. Staunton, M. Roubaud // Clays and clay minerals. — 1997. — Vol. 45, No. 2. — P. 251–260.

5. Removal of cesium and strontium from aqueous solution by natural bentonite: effect of pH, temperature and bentonite treatment / O. A. Aldayel, N. M. Alandis, W. K. Mekhemer, et al. // J. Eenv. Sci. Eng. — 2010. — Vol. 4, No. 4. — P. 1–10.

6. Extraction of U(VI) from Aqueous Media with Layered Zn, Al and Mg, Al Double Hydroxides Intercalated with Citrate Ions and with Their Magnetic Nanocomposites / L. N. Puzyrnaya, G. N. Pshinko, B. Р. Yatsik, et al. // Radiochemistry. — 2020. — Vol. 62, No. 2. — Р. 50–61.

7. Removal of Cesium and Strontium Radionuclides from Aqueous Media by Sorption onto Magnetic Potassium Zinc Hexacyanoferrate(II) / G. N. Pshinko, L. N. Puzyrnaya, V. S. Shunkov, et al. // Radiochemistry. — 2016. — Vol. 58, No. 5. — Р. 491–497.

8. Synthesis of Fe3 O4 /TiO2 core–shell magnetic composites for highly efficient sorption of uranium (VI) / L. Tan, X. Zhang, Q. Liu, et al. // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. — 2015. — Vol. 469. — P. 279–286.

9. Removal of cesium from low-level radioactive wastewaters using magnetic potassium titanium hexacyanoferrate / H. Zhang, X. Zhao, J. Wei, et al. // Chemical Engineering Journal. — Vol. 275. — 2015. — P. 262–270.

10. Synthesis and characterization of ultrasound assisted “graphene oxide–magnetite” hybrid, and investigation of its adsorption properties for Sr(II) and Co(II) ions / A. Tayebi, M. Outokesh, Sh. Moradi, et al. // Applied Surface Science. — 2015. — Vol. 353. — P. 350–362.

11. Ambashta R. D. Water purification using magnetic assistance: A review / R. D. Ambashta, M. Sillanpää // Journal of Hazardous Materials. — 2010. — Vol. 180, Nо. 1–3. — P. 38–49.

12. Nanostructured Magnetic Sorbents for Selective Recovery of Uranium (VI) from Aqueous Solutions / E. K. Papynov, I. A. Tkachenko, V. Yu. Maiorov, et al. // Radiochemistry. — 2019. — Vol. 61, No. 1. — P. 28–36.

13. Бентонитовая порода Огланлынского месторождения (Туркмения) и композиты с магнитными свойствами на его основе — сорбенты для 90Sr / С. А. Кобец, А. А. Косоруков, В. Я. Демченко и др. // Химия и технология воды. — 2020. — Т. 42, № 4. — С. 1–12.

14. Evaluation of a new magnetic zeolite composite for removal of Cs+ and Sr2+ from aqueous solutions: Kinetic, equilibrium and thermodynamic studies / H. Faghihian, M. Moayed, A. Firooz, et al. // Comptes Rendus Chimie. — 2014. — Vol. 17, Nо. 2. — P. 108–117.

Повна стаття(PDF)


Опубліковано
2020-12-16

Якщо стаття прийнята до друку в журналі «Ядерна енергетика та довкілля», автор має підписати угоду про передачу авторських прав. Угода надсилається на поштову (оригінал) або електронну адресу (сканована копія) Редакції журналу.

Всі матеріали поширюються на умовах ліцензії  Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим розповсюджувати роботу з визнанням авторства цієї роботи і першої публікації в цьому журналі.

Insert math as
Block
Inline
Additional settings
Formula color
Text color
#333333
Type math using LaTeX
Preview
\({}\)
Nothing to preview
Insert